| Indeks
|
|
|
| Źródło
|
|
|
|
Leon Lederman,
Dick Teresi
BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?
Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Człowiek, który odkrył 20 centymetrów niczego |
|
|
Człowiek, który odkrył
20 centymetrów niczego
|
|
|
| hemicy zajęli się czymś, czego wcześniej nie zrobili fizycy. Przeprowadzali doświadczenia z atomami. Galileusz, Newton i inni, mimo znacznych osiągnięć eksperymentalnych, atomami zajmowali się wyłącznie teoretycznie. Nie dlatego, że się lenili, tylko po prostu nie mieli odpowiednich urządzeń. To chemicy przeprowadzili eksperymenty, które zmusiły atomy do ujawnienia swej obecności. W tym rozdziale zajmiemy się bogatym materiałem dowodowym zebranym w sprawie demokrytejskiego a-tomu. Zobaczymy wiele falstartów, parę obiecujących, ale fałszywych tropów i błędnie zinterpretowanych rezultatów, które zawsze są zmorą dla eksperymentatora.
|
| Zanim zajmiemy się chemikami z prawdziwego zdarzenia, muszę wspomnieć o pewnym uczonym, którego ze względu na jego prace, zmierzające do przywrócenia atomizmowi statusu koncepcji naukowej, musimy uznać częściowo za chemika, a częściowo za mechanika. Jest nim Evangelista Torricelli (1608–1647). Powtórzmy: Demokryt mówił, że „nie istnieje nic oprócz atomów i pustej przestrzeni; wszystko poza tym jest opinią”. Dlatego też, aby wykazać słuszność teorii atomistycznej, trzeba znaleźć atomy, ale trzeba także znaleźć dzielącą je pustą przestrzeń. Arystoteles zdecydowanie sprzeciwiał się samemu pojęciu próżni, a jeszcze w epoce renesansu Kościół utrzymywał, że „natura nie znosi próżni”.
|
| I oto na scenę wkracza Torricelli. Był jednym z uczniów Galileusza w końcowym okresie jego działalności. W 1642 roku mistrz polecił Torricellemu, by zajął się problemem, z którym zwrócili się do niego florenccy kopacze studzien. Zauważyli oni, że woda w pompach ssących nigdy nie daje się unieść na wysokość większą niż 10 metrów. Dlaczego tak się dzieje? Wstępna hipoteza wysunięta przez Galileusza i innych brzmiała, że próżnia jest „siłą” i że częściowa próżnia, wytworzona w rurze przez pompę, pociąga wodę do góry. Galileusz, oczywiście, nie chciał sobie zawracać głowy problemami kopaczy studzien, więc oddelegował do nich Torricellego.
|
| Torricelli uważał, że to wcale nie próżnia pociąga wodę, lecz normalne ciśnienie powietrza wpycha ją do rury. Gdy pompa zmniejsza ciśnienie powietrza nad kolumną wody, normalne ciśnienie poza pompą naciska mocniej na lustro wody gruntowej i wtłacza ją do rury. Torricelli sprawdził tę hipotezę w rok po śmierci Galileusza. Rozumował w ten sposób: skoro rtęć jest 13,5 razy cięższa od wody, to powietrze powinno ją wypchnąć na wysokość 13,5 razy mniejszą niż wypycha wodę, czyli na około 76 cm. Zdobył grubą szklaną rurę o długości około metra, która miała zamknięty jeden koniec, i przeprowadził bardzo prosty eksperyment. Wypełnił ją po brzegi rtęcią, przykrył, odwrócił do góry dnem, umieścił w misie wypełnionej rtęcią i usunął przykrywkę. Część rtęci wylała się do misy, ale – zgodnie z przewidywaniem – w rurze zostało około 76 cm płynnego metalu.
|
| Często mówi się, że podczas tego fundamentalnego dla historii fizyki wydarzenia został wynaleziony barometr. I jest to zgodne z prawdą. Torricelli zauważył, że wysokość słupa rtęci zmieniała się z dnia na dzień, odpowiednio do wahań ciśnienia atmosferycznego. Jednak z naszego punktu widzenia wyniki jego eksperymentu mają daleko głębsze znaczenie. Zapomnijmy o 76 centymetrach rtęci wypełniającej trzy czwarte rury. Dla nas istotne są pozostałe 24 cm u jej szczytu. Ten zamknięty kawałek rurki nie zawierał niczego. Naprawdę niczego. Żadnej rtęci, żadnego powietrza, nic! No, prawie nic. To była całkiem przyzwoita próżnia, w której zgromadziło się tylko nieco oparów rtęci; ich ilość jest zależna od temperatury. Mówimy, że mamy do czynienia z próżnią, kiedy ciśnienie wynosi około 10–6 tora. (Tor, nazwany tak na cześć Evangelisty, to jednostka miary ciśnienia. 10–6 tora równe jest około jednej miliardowej normalnego ciśnienia atmosferycznego). Nowoczesne pompy próżniowe pozwalają osiągnąć 10–11 tora, a nawet jeszcze mniej. W każdym razie Torricelli otrzymał pierwszą sztucznie wytworzoną próżnię wysokiej jakości. Wniosek ten narzucał się nieubłaganie. Niezależnie od tego, czy natura znosi próżnię, czy nie, musi ją jakoś tolerować. Teraz, kiedy udowodniliśmy już istnienie pustej przestrzeni, przydałyby się jakieś atomy, które można by w niej umieścić.
|
|
| |
|
